Optimized automation system for compact engine powerplants

Abstract

A common method used to monitor and control a complete process in today’s industry is to use a Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) configuration. SCADA consists of server racks in server cabinets. In a centralized control room, there are several computers connected to SCADA. Process controllers manage local processes of a powerplant and report back to the SCADA system. This configuration has been used for a long time and has proven to be a robust solution. The disadvantage of this configuration is that it is relatively expensive. If this configuration is utilized for an industry at smaller scale, it might not be the most cost-effective alternative.

The objective of this thesis was to evaluate creating a HTML5-based user interface that would mimic the currently utilized SCADA system. Instead of having the centralized SCADA system, the HTML5-based user interface is distributed throughout the powerplant on Programmable Logic Controllers (PLC). Any device with a HTML5 supported web browser, connected in the same network as the PLC, can access the HTML5 user interface on the PLC.

To create the HTML5-based user interface, B&R’s software Automation Studio with the mappView application was used. Various functionalities used in current SCADA were created in mappView. To store historical data, a third-party database management system was used on Windows 10. For redundancy, the database was configured to be replicated to another device.

Two touch panels were ordered to be evaluated for operating the created HTML5 user interface. The first tested operator panel was found to be insufficient for interacting with the HTML5 user interface, while the performance of the second tested panel PC indicated that it would be suitable to operate the created HTML5 user interface. The performance of the implemented database on the panel PC passed the requirements of a database to be implemented in an industrial setting.

Further investigation of the HTML5-based user interface would be to develop a fully-fledged user interface to test all functions of the current version of the SCADA in a single HTML5 user interface, and subsequently to evaluate if the panel PC still is able to perform without any major complications.

En vanlig metod för att övervaka en komplett process i dagens industri är en Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)-konfiguration, som består av modulära serverhyllor i ett flertal serverskåp. I den centraliserade SCADA-konfigurationen finns användargränssnitt samt historiska data, som nås av ett flertal datorer i ett kontrollrum. Programmerbara logiska styrenheter i olika sektioner av t.ex. ett kraftverk, hanterar dess lokala processer och för informationen vidare till SCADA-systemet. Denna konfiguration har visat sig vara en robust och välfungerande lösning. Nackdelen med denna konfiguration är att den är relativt dyr. Om serverkonfigurationen implementeras i en mindreskalig industri är det eventuellt inte den mest kostnadseffektiva lösningen.

Målet med denna avhandling var att utvärdera användning av ett HTML5-baserat användargränssnitt vars funktionalitet ska vara likt det nuvarande SCADA-systemet. Istället för det centraliserade SCADA-systemet finns det HTML5-baserade användargränssnittet i flera sektioner av kraftverket på ett flertal programmerbara logiska styrenheter (PLC). Enheter som har en webbläsare med HTML5-stöd och som är anslutna i samma nätverk som PLC:n kan nå HTML5-användargränssnittet.

För att skapa HTML5-användargränssnittet användes B & R:s programvara Automation Studio med applikationen mappView. Diverse funktionaliteter som finns i nuvarande SCADA-system återskapades i mappView. För att lagra historiska data implementerades en tredje parts databashanteringssystem på en Windows 10-installation. För redundans konfigurerades databasen till att bli replikerad till en annan enhet.

Två pekskärmar beställdes för att utvärdera hur väl HTML5-användargränssnittet kan styras. Den första, operatörspanelen visade sig inte vara lämplig för användargränssnittet, medan prestationen hos den andra, panel-PC:n, indikerade att den vore lämplig att använda. Det visade sig även att panel-PC:s prestanda var tillräcklig för att databasen kan implementeras i en industriell miljö.

I fortsättningen kunde man utveckla det HTML5-baserade användargränssnittet med ett fullt fungerande användargränssnitt, för att testa all funktionalitet hos det nuvarande SCADA-systemet i ett enda HTML5-användargränssnitt och därefter utvärdera om panel-PC:n fortfarande klarar av att prestera utan några större komplikationer.